DMPKの発現および局在

DMの病態とDMPK遺伝子におけるトリヌクレオチド反復配列の伸長との関連を初期に理解するための取り組みとして、患者組織におけるDMPK mRNA量の解析が行われてきた。これらの研究の多くは、DM1変異がDMPK mRNA総量の低下を引き起こすことを示している。mRNAデータに基づき、DM患者の心臓および骨格筋においてDMPKタンパク質量が低いことが示された。DM1患者の骨格筋では、DMPK濃度が約50%まで低下していることが認められ、タンパク質低下はCTG反復長とは独立であるように見受けられた。これらの研究は、ハプロ不全（haploinsufficiency）が疾患発現の潜在的機序であることを示唆しており、変異アレル由来のDMPK発現は著しく低下する一方、非罹患アレルの正常発現も大きく低下する。DMPKの組織発現パターンについては、in situハイブリダイゼーション解析により、骨格筋、心臓、平滑筋、骨、精巣、下垂体、脳、眼、皮膚、胸腺、肺、腸上皮、軟骨、肝臓を含む一連の成体マウス組織でDMPK mRNAが発現していることが示された。卵巣、膵臓、腎臓ではDMPK mRNAは検出されなかった。発生過程のマウス胚では、DMPK mRNAは主として肺および腸の骨格構造、ならびに心筋、骨格筋、平滑筋の主要な筋組織で検出される。

DMPKの構造および活性

DMPKを含む系統樹にはROCK（Rhoキナーゼとしても知られる）も含まれ、ROCKは当初、RhoAにより誘導されるストレスファイバーおよびフォーカルアドヒージョンの作用を介してミオシン軽鎖（MLC）の形成を媒介するものとして記載された。細胞分裂制御タンパク質42（Cdc42）結合キナーゼ（MRCK）およびグレープフルーツキナーゼはDMPKと関連している。一般に、これらのキナーゼはアミノ末端側のキナーゼドメインに続き、コイルドコイル形成の可能性を有する領域、さらにカルボキシ末端側に別の機能モチーフを有する構造からなる。

DMPKの標的

DMPKは、リン酸受容部位の上流にアルギニン残基（セリンまたはスレオニン）を、続いて疎水性残基（ロイシンまたはバリン）を、さらにその後に別のアルギニン残基を有する配列を選好する。このコンセンサスモチーフ-RxxS/TL/VR-は、上流および下流に塩基性残基を選好するPKCと類似し、また下流の疎水性残基を選好するCaMK IIおよびホスホリラーゼキナーゼとも類似性を有する。したがって、DMPKのリン酸化モチーフは既報のキナーゼクラスと一部重複するものの、相違も認められる。約35種類の合成ペプチドからなるライブラリーのスクリーニングにより、最適なDMPK基質配列は、リン酸受容部位のN末端側の異なる位置に3～4個のアルギニン（またはリジン）残基を含むべきであることが示された。両研究により、最小のDMPK基質コンセンサスモチーフとして、Ser/Thrリン酸受容部位の-2位に正電荷を有するアミノ酸、+1位に疎水性残基を有することが同定された。

DMPKの機能

1. 骨格筋の完全性

DMPKは主として骨格筋および心筋で発現している。骨格筋では、DMPK遺伝子は低レベルのプロモーターを有し、保存されたMyoD応答性E-boxを含む第1イントロン内のエンハンサー要素と協調して機能する。L6E9およびC2C12筋細胞では、DMPKの発現は典型的な筋形成経路（すなわちホスファチジルイノシトール3キナーゼ、核因子B、一酸化窒素合成酵素、p38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ）を介して上方制御され、DMPKの機能的意義を支持している。

2. ミオシンホスファターゼ標的サブユニット

DMPKはin vitroにおいて、Rhoキナーゼと同様にミオシンホスファターゼ標的サブユニット（MYPT1）のC末端ドメインをリン酸化し、このリン酸化によりMYPT1のホスファターゼ活性が阻害される。ミオシンホスファターゼ阻害の結果としてミオシン軽鎖のリン酸化レベルが上昇し、平滑筋ではCa2+感受性亢進を、非筋細胞では細胞骨格再編成（ストレスファイバーおよびフォーカルアドヒージョンの増加）を引き起こす。DMPKノックアウトマウスおよびDMPK過剰発現マウスにおけるMYPT1のリン酸化状態と活性に関するさらなる検討は、細胞骨格再編成におけるDMPKの役割の理解に資する可能性がある。

3. 細胞代謝

DMPKは筋組織で高発現しており、筋はインスリン依存性の糖代謝調節における主要な標的組織である[68]。我々は最近、dmpk−/−マウスが心筋および骨格筋でインスリン感受性の低下を示す一方、DMPKが検出されない脂肪組織および肝臓ではインスリンシグナル伝達が正常であることを示した[69]。dmpk−/−マウスでは、インスリン誘導性の筋へのグルコース取り込みおよびGLUT4のトランスロケーションが障害される。dmpk−/−マウスにおける代謝変化は、耐糖能異常ならびに摂食下マウスにおける循環インスリンおよび脂質レベルの上昇として反映される。DM1患者で観察される所見と同様に、dmpk−/−マウスは耐糖能試験において野生型マウスより高い血漿インスリン濃度を示す。

参考文献

1. Kaliman P; et al. Myotonic dystrophy protein kinase (DMPK) and its role in the pathogenesis of myotonic dystrophy 1. Cellular Signalling, 2008, 20(11):1935-1941.